KR100889203B1

KR100889203B1 - 팩 전지 제조 방법

Info

Publication number: KR100889203B1
Application number: KR1020030006050A
Authority: KR
Inventors: 가와바따가쯔히꼬; 데라오까히로끼; 다마이미끼따까; 오오사까히로시
Original assignee: 산요덴키가부시키가이샤
Priority date: 2002-01-31
Filing date: 2003-01-30
Publication date: 2009-03-17
Also published as: JP2003229105A; US7264760B2; CN1248328C; US20030141841A1; JP3668195B2; CN1435900A; KR20030066380A

Abstract

생산성의 저하 및 구성 부품의 증가를 초래하지 않고, 외부 입출력 단자의 위치 정밀도를 확보하면서 수율이 높은 팩 전지의 제조 방법 및 그 제조 방법에 의해 제조된 팩 전지를 제공한다.

상측 금형(200)과 하측 금형(100)을 끼워 맞춘 상태에서, 기판(30)의 갈고리부(34)는 그 선단이 돌기부(111, 211)와 선반부(112, 212) 사이의 홈 바닥에 붙어 있다. 이것에 의해, 기판(30)은 금형(100, 200)에 견고하게 위치 결정된 상태로 유지된다.

이와 같이, 금형(100, 200)을 끼워 맞춘 상태에서, 상측 금형(200)에 설치된 수지 재료 주입 구멍(230)으로부터 충전 공간(110)에 폴리아미드 수지를 충전한다.

팩 전지, 기판, 돌기부, 금형, 수지 재료 주입 구멍, 충전 공간

Description

팩 전지 제조 방법{PACK BATTERY MANUFACTURING METHOD}

도1은 발명의 실시 형태에 따른 팩 전지의 내부 구성 전개도.

도2는 팩 전지의 외관을 도시한 사시도.

도3은 팩 전지의 수지 몰드 성형에 사용하는 하측 금형이 사시도.

도4는 팩 전지의 수지 몰드 성형시에 있어서 상하 금형과 전지 및 기판과의 배치 관계를 도시한 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 팩 전지

10 : 리튬 이온 전지

20 : 수지 몰드

30 : 기판

31, 32, 33 : 외부 입출력 단자

34 : 갈고리부

100 : 하측 금형

110 : 충전 영역

111 : 돌기부

112 : 선반부

200 : 상측 금형

본 발명은 전자 기기의 전원 등으로서 사용되는 팩 전지의 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조된 팩 전지에 관한 것이다.

최근 휴대 전화 등의 기기에는 전지와, 충방전시에 있어서 과충전 및 과방전을 방지하기 위해 보호 회로 등이 실장된 기판이 수지로 된 외장체에 수납된 팩 전지가 사용되고 있다.

이와 같은 팩 전지에 있어서, 종래에 전지와 기판을 고정하는 데에는 상측 덮개 및 하측 덮개로 된 외장체에 수납하는 방법이 사용되고 있었으나, 최근에는 부품 개수의 저감 및 생산성 향상을 목적으로 기판과 전지와의 간극에 저온 성형 수지를 충전하거나, 전지를 저온 성형 수지로 피복하여 수지 몰드를 성형하는 방법이 채용되어지고 있다.

또한, 최근에는 팩 전지의 소형화를 목적으로 팩 전지와 외부 회로를 접속하는 외부 입출력 단자를 리드선 등으로 팩의 외부에 별도로 취출하여 형성하는 것이 아니라, 기판의 일면에 형성하여 외부로 노출되게 배치되도록 하고 있다.

그런데, 일반적으로 팩 전지의 제조에 있어서는, 외장체나 수지 몰드에 대하여 외부 입출력 단자의 상대 위치를 정확하게 확보할 필요가 있다. 이를 위해, 저 온 성형 수지를 충전할 때에도, 미리 기판을 전지에 대하여 설정된 위치에 고정시킨 상태로 놓는 것이 필요하다. 구체적으로, 종래에 있어서는 수지를 충전하기 전에 기판과 전지 사이에 수지성 홀더를 삽입시켜 기판을 전지에 대하여 설정된 위치에 고정시켜 놓고 홀더를 삽입시킨 채로 성형하는 방법도 채용되고 있다.

그러나, 이러한 방법에서는, 사이에 삽입된 홀더가 충전시에 있어서 수지의 유동을 저해시켜 버려서 수지 유동 불량을 일으키기 쉽다. 이와 같이 성형시에 수지 유동 불량이 일어난 팩 전지에서는 수지 몰드의 내외에 크랙이나 핀홀이 생겨, 수지 몰드에 의해서 밀봉되어야 하는 기판과 전지 사이의 기밀성이 확보되지 않거나, 기계적인 강도가 부족하다는 문제를 갖게 된다. 이러한 문제는 수율의 저하를 초래한다.

한편, 수지를 충전할 때의 수지의 충전 속도를 저하시키거나, 수지 온도 및 충전 압력을 상승시키거나 하면, 수지 유동 불량의 발생은 억제되지만 생산성이 저하되거나, 전지 또는 보호 회로 등에 열이나 압력에 의한 손상을 주게 된다는 또다른 문제가 발생한다.

또한, 충전하는 수지 재료로 저점도의 것이 사용되면, 수지 유동 불량의 발생은 억제된다고 생각되지만, 현재로서는 충전시에 저점도를 갖고, 또한 완성품에서의 수지 몰드로서의 기계적 강도도 겸비하는 그런 재료는 없다.

본 발명은, 이러한 과제를 해결하기 위한 것으로서, 생산성의 저하 및 구성 부품의 증가를 초래하지 않고, 외부 입출력 단자의 위치 정밀도를 확보하면서 수율 이 높은 팩 전지의 제조 방법 및 그 제조 방법에 의해 제조된 팩 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 팩 전지 제조 방법은, 전지 보유 지지부와 기판 보유 지지부가 서로 간극을 갖고 설치되는 성형 금형 내부에서, 전지 보유 지지부에 전지를 보유 지지시킴과 동시에 기판 보유 지지부에 외부 입출력 단자를 갖는 기판을 보유 지지시키고, 상기 간극에 성형 재료를 충전하여 성형을 행하는 것을 특징으로 한다.

이 팩 전지의 제조 방법에서는, 기판 보유 지지부에 기판을 보유 지지시킨 상태로 간극에 성형 재료를 충전하므로, 성형 금형 내부에 있어서 성형 재료의 유동에 의해서도 기판의 위치 어긋남이 발생되지 않는다. 따라서, 종래와 같이 홀더를 사용하여 기판을 전지에 보유 지지하지 않더라도, 성형된 부분에 대하여 기판의 위치 정밀도를 확보하면서 성형을 행하는 것이 가능하다.

따라서, 이 제조 방법에서는, 성형시에, 성형 재료의 유동 불량을 발생시키는 일이 없고, 또한 외부 입출력 단자의 위치 정밀도가 확보된 팩 전지를 제조하는 것이 가능하다.

상기 팩 전지의 제조 방법에 있어서, 기판 보유 지지부를 상측 및 하측 성형 금형의 각 내부 표면에 형성된 홈으로 하면, 상측 및 하측 각각의 홈 내에 상기 기판의 외주변(外周邊)을 한 변씩 끼워 맞춤하여 기판을 위치 결정하여 보유 지지시키는 것이 제조상의 용이성 및 기판 위치 결정의 확실성 등의 면에서 바람직하다.

또한, 상기 제조 방법에 있어서, 성형 재료를 상측 성형 금형에 있는 기판과 전지와의 간극에 면하는 임의의 위치에 설치된 주입 구멍으로부터 충전하면, 성형 재료 충전 공간의 구석구석까지 성형 재료를 효율적으로 충전할 수 있다는 점에서 바람직하다.

상기 제조 방법에 있어서, 성형 금형 내부에 충전하는 성형 재료는 저온(240℃ 이하) 및 저압(0.5 ∼ 1 MPa 정도)이더라도 충분한 유동성을 가지는 폴리아미드 수지인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 팩 전지는 전지와, 그 전지와 전기적으로 접속된 외부 입출력 단자를 구비한 기판이 간극을 두고 배치되고, 간극에 일체 구조를 갖는 수지부가 형성되며, 기판이 수지부에 의해 전지에 고정되는 것을 특징으로 한다.

이 팩 전지에서는 사이에 홀더를 개입시키지 않고 수지부에 의해 기판과 전지가 고정되어 있으므로, 중량 및 비용 등의 면에서 우수하다.

또한, 수지부는 성형시에 있어서, 수지가 양호하게 유동되기 때문에 그 내외에 크랙이나 핀홀이 없는 우수한 품질을 갖는다.

[팩 전지(1)의 구조]

본 발명의 실시 형태에 따른 팩 전지(1)에 관해서, 도1 및 도2를 사용하여 설명한다. 도1은 팩 전지(1)의 내부 구성을 도시한 전개도이고 도2는 팩 전지(1)의 외관 사시도이다.

팩 전지(1)은 도시된 바와 같이, 리튬 이온 전지(10)에 있어서의 단자(11, 12) 등이 형성된 면에 대향하여 기판(30)이 배치되고, 도2에 도시된 바와 같이 리 튬 이온 전지(10)와 기판(30)과의 간극을 충전하며, 또한 기판(30)을 덮도록 수지 몰드(20)가 설치되어 있다. 다만, 수지 몰드(20)로부터는 외부 입출력 단자(31, 32, 33)가 외부로 노출되어 있다.

도1에 도시된 바와 같이, 리튬 이온 전지(10)에 있어서의 기판(30)과 대향하는 측면에는 정극 단자(11), 부극 단자(12), 안전 밸브(13) 등이 형성되어 있다.

이 중, 정극 단자(11)는 실제로는 알루미늄으로 이루어지는 외장 캔 상에 접합된 Al-Ni로 이루어지는 클래드 재료로된 판이다.

또한, 부극 단자(12)는 돌기 모양의 단자이며, 주위에 배치된 절연체에 의해서 외장 캔과 전기적으로 격리되어 있다.

안전 밸브(13)는 외부 압력이 설정 이상으로 될 때 파손되어, 내부의 가스를 방출할 수 있도록 설치되어 있다.

한편, 기판(30)은 수지로 이루어진 판이고, 그 주 표면에 외부 입출력 단자(31, 32, 33) 등이 형성되어 있다. 이 기판(30)은 상기 리튬 이온 전지(10)의 대향하는 면과 거의 동등한 사이즈의 장방형 모양을 가지고 있고, 길이 방향으로 신장되는 한 쌍의 연단부에 각각 두 개씩 갈고리부(34)가 형성되어 있다.

도면 중의 상세부에 도시된 바와 같이, 기판(30)의 상기 외부 입출력 단자(31, 32, 33)가 형성된 이면에는 회로부(35) 및 접속용 단자(36, 37)를 구비하고 있다.

회로부(35)에는 충방전시에 있어서 과충전, 과방전으로부터 리튬 이온 전지(10)를 보호하기 위한 보호 회로나, 브레이커 등이 형성되어 있다. 회로부(35)와 각각의 외부 입출력 단자(31, 32, 33)는 기판(30)의 두께 방향으로 개방된 구멍을 통해서 접속되어 있다.

도1에 도시된 바와 같이, 리튬 이온 전지(10)와 기판(30) 사이에는 리드(41, 42) 및 절연지(43) 등이 배치되어 있다.

그 중, 리드(41, 42)는 모두 니켈로 이루어진 L자형 판이고, 리튬 이온 전지(10)의 정극 단자(11) 및 부극 단자(12)와, 기판(30)의 접속 단자(36, 37)를 각각 접속하기 위해서 사용되고 있다. 또, 이 리드(41, 42)와 각 단자(11, 12, 36, 37)의 접속에는 스폿 용접이 사용되어 있다.

또한, 절연지(43)는 부극 단자(12)와 접속된 리드(42)와 정극인 외장 캔과의 사이를 절연하기 위해서 끼워 넣어져 있는 것이다. 또한, 절연지(43)는 후술하는 수지 몰드(20) 성형시에, 수지 재료에 의해 안전 밸브(13)를 눌려서 파손[안전 밸브(13)는 매우 얇은 알루미늄박이기 때문임]되는 일이 없도록 보호막으로서의 역할이나, 안전 밸브(13)를 덮어버려, 만일 리튬 이온 전지(10)의 내압이 상승하여 안전 밸브(13)가 파손되어 개방된 경우, 가스를 팩 전지(1)의 외부로 도출하는 가스 배출 경로로서의 역할도 한다.

상술된 바와 같이, 수지 몰드(20)에 있어서 표면부[기판(30)의 주 표면을 덮는 부분]에는 외부 입출력 단자(31, 32, 33)가 노출되어 있다. 그 중, 단자(31)는 정극 측의 단자이고, 단자(32)는 부극 측의 단자이다. 이들 단자(31, 32)를 거쳐서팩 전지(1)는 외부 회로와 전력의 입출력을 행한다.

또한, 단자(33)는 기종 판별 저항 단자라고 불려지는 것이고, 팩 전지(1)를 기기에 장착할 때, 기기 측이 전지의 종류를 판별하기 위해서 설치된 것이다.

또한, 수지 몰드(20)의 상면 및 하면에는 상기 갈고리부(34)가 상하로 노출되어 있다(하면측에 있어서는 도2에는 도시 생략).

[수지 몰드(20)의 성형 방법]

상기 팩 전지(1)의 제조 방법 중에서도, 본 실시 형태의 특징 부분인 수지 몰드(20)의 성형 방법에 있어서, 도3 및 도4를 이용하여 설명한다.

도3에 도시된 바와 같이, 수지 몰드(20)의 성형에 사용하는 하측 금형(100)에는 상기 리튬 이온 전지(10) 및 기판(30) 등을 수납할 수 있도록 오목부가 형성되어 있다.

리튬 이온 전지(10)는 오목부 내면에 있어서의 전지 보유 지지부(130) 상에 위치 결정된 상태로 수납되게 되어 있다.

또한, 오목부 내면에는 전지 보유 지지부(130)로부터 일정한 간극을 갖는 영역에 돌기부(111) 및 선반부(112)가 형성되어 있다. 기판(30)은 이 돌기부(111)와 선반부(112)로서 형성되는 홈부에 의해서 금형(100)의 내부에 위치 결정 보유 지지된 상태로 수납되게 되어 있다.

또한, 이상에서는 도3을 사용하여 하측 금형(100)의 형상을 설명하였으나, 상측 금형(200)에 있어서도 같은 모양의 돌기부(211) 및 선반부(212)가 형성된 오목부를 갖는 형상으로 되어 있다.

이와 같은 금형(100, 200)에 의해 수지 몰드(20)를 성형하는 방법에 대하여 도4를 이용하여 설명한다. 도4는 리튬 이온 전지(10)와 기판(30)이 하측 금형(100) 및 상측 금형(200)의 내부에 수납된 상태를 도시한 단면도이다.

먼저, 상술한 도1과 같이 대향한 상태로 접속된 리튬 이온 전지(10) 및 기판(30)을 하측 금형(100)에 수납하고, 상측 금형(200)과 하측 금형(100)을 끼워 맞춤시킨다.

도4에 도시된 바와 같이, 상측 금형(200)과 하측 금형(100)을 끼워 맞춤시킨 상태에서 기판(30)의 갈고리부(34)는 그 선단이 돌기부(111, 211)와 선반부(112, 212) 사이의 홈 바닥에 붙어 있다. 이것에 의해 기판(30)은 금형(100, 200)에 견고하게 위치 결정된 상태로 보유 지지된다.

이상과 같이, 하측 금형(100)과 상측 금형(200)을 끼워 맞춤시킨 상태에서 상측 금형(200)에 설치된 수지 재료 주입 구멍(230)으로부터 충전 공간[110, 수지 몰드(20)를 형성하도록 하는 공간]에 폴리아미드 수지를 충전한다 (수지 온도 : 200 ∼ 230 ℃ 정도, 충전 압력 : 0.5 ∼ 1.0 MPa 정도). 여기서, 도4에 도시된 바와 같이, 상측 금형(200)의 수지 재료 주입 구멍(230)은 수지가 충전 공간(110)의 구석구석까지 효율적으로 충전되도록 리튬 이온 전지(10)와 기판(30)과의 간극에 원하는 위치에 형성되어 있다.

이상과 같이 해서, 수지 몰드(20)가 형성되지만, 폴리아미드 수지를 충전할 때, 기판(30)은 하측 금형(100) 및 상측 금형(200)의 각각의 내면에 설치된 돌기부(111, 112) 및 선반부(112, 212)로 끼워진 상태로 보유 지지되어 있으므로 폴리아미드 수지의 충전압력을 받아도 금형(100, 200)에 대한 위치 어긋남이 발생되지 않는다.

따라서, 상기 수지 몰드(20)의 성형에 있어서는 수지 몰드(20) 및 기판(30)의 위치 결정도 확실하게 이루어질 수 있다.

또한, 상기 성형 방법에서는 리튬 이온 전지(10) 및 기판(30)을 고정하는데에 홀더를 사용하지 않으므로 성형시에 있어서 수지 재료의 유동이 저해되는 일이 없다. 즉, 이 방법에서는 충전하는 수지의 온도나 압력을 상승시키거나 충전 속도를 저하시키지 않아도 양호한 수지 유동을 확보할 수 있다.

따라서, 이상과 같은 과정을 거쳐 제조된 팩 전지(1)는 수지 몰드(20)에 수지 유동 불량에 의한 크랙이나 핀홀 등을 갖는 일이 없이, 외부 입출력 단자(31, 32, 33)의 위치 정밀도가 확보된다.

또한, 이 팩 전지(1)에서는, 수지 유동을 좋게 하기 위해 출전하는 수지의 온도나 압력을 상승시킬 필요가 없으므로, 회로부(35)나 리튬 이온 전지(10)이 열이나 압력의 영향을 받지 않고, 그 성능도 확보될 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 내부에 각형 리튬 이온 전지를 하나 구비하는 팩 전지를 일례로 설명하였으나, 전지의 형상, 종류 및 장착수 등은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 원통형의 니켈 카드뮴 전지를 복수개 구비하는 팩 전지에도 적용하는 것이 가능하다.

또한, 수지 몰드(20)의 재료로는 상기에서는 폴리아미드 수지를 사용하였으나, 저온 저압으로 삽입 성형할 수 있고, 절연성을 갖는 것이면 사용할 수 있고, 예를 들면, 폴리우레탄 수지 등도 사용하는 것이 가능하다.

또한, 상기 실시예의 형태에서는 금형(100, 200)에 형성된 고정 돌기부(111, 112) 및 선반부(112, 212)에 의해 기판(30)을 고정하는 홈을 형성하였으나, 기판을 보유 지지하는 홈의 형상은 이것에 한정되는 것은 아니다.

또한, 돌기부(111)를 실린더 등을 이용하여 상하로 가동할 수 있는 것으로 해도 좋다. 즉, 하측 금형(100)에 리튬 이온 전지(10) 및 기판(30)을 수납할 때, 돌기부(111)를 높게 연장되게 하고, 상측 금형(200)을 끼워 맞춤하면서 조금 높이를 낮게 한다. 이렇게 하면, 팩 전지(1)에 있어서, 수지 몰드(20)의 표면 상에 남는 오목부를 작게하는 것이 가능하여 외관 품질의 면에서 우수하다. 단지, 어떻게 하든, 돌기부(111, 112) 및 선반부(112, 212)의 형성에 있어서는 충전되는 수지의 유동을 적극적으로 방해하지 않는 형상으로 하는 것이 필요하다.

이상에서 설명한 대로, 본 발명의 팩 전지의 제조 방법은, 전지 보유 지지부와 기판 보유 지지부가 서로 간극을 갖고 설치되는 성형 금형 내부에서, 전지 보유 지지부에 전지를 보유 지지시킴과 동시에 기판 보유 지지부에 외부 입출력 단자를 갖는 기판을 보유 지지시키고, 상기 간극에 성형 재료를 충전시켜 성형을 행하는 것을 특징으로 한다.

이 제조 방법에서는 성형 금형 내부의 기판 보유 지지부에 기판을 보유 지지시킨 상태에서 성형 재료를 충전하기 때문에, 외부 입출력 단자의 위치 정밀도가 확보됨과 동시에, 수지 유동 불량을 발생시키는 일이 없다.

또한, 본 발명의 팩 전지는 전지와, 이 전지와 전기적으로 접속된 외부 입출력 단자를 구비한 기판이 간극을 갖고 배치되고, 간극에 일체 구조를 갖는 수지부 가 형성되며, 기판이 수지부에 의해 전지에 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 수지부는 형성시에 있어서, 수지 유동이 양호하므로 그 내외에 크랙이나 핀홀이 없는 우수한 품질을 갖는다.

Claims

전지 보유 지지부와 기판 보유 지지부가 서로 간극을 갖고 설치되는 성형 금형 내부에서, 전지 보유 지지부에 전지를 보유 지지시킴과 동시에 기판 보유 지지부에 외부 입출력 단자를 갖는 기판을 보유 지지시키고, 상기 간극에 성형 재료를 충전하여 성형을 행하며,

상기 기판 보유 지지부는 상측 및 하측의 성형 금형의 각 내부 표면에 형성된 홈으로서, 상기 상측 및 하측 각각의 홈 내에 상기 기판의 외주변을 한 변씩 끼워 맞춰 상기 기판의 위치를 결정하고 보유 지지시키는 것을 특징으로 하는 팩 전지의 제조 방법.
삭제
제1항에 있어서, 상기 성형 재료의 충전은 상기 상측 성형 금형에 있어서 상기 기판과 전지와의 간극에 면하는 위치에 설치된 주입 구멍으로부터 행하는 것을 특징으로 하는 팩 전지의 제조 방법.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 성형 재료는 폴리아미드 수지인 것을 특징으로 하는 팩 전지의 제조 방법.
삭제